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随着社会的发展和生活水平的提高,人们对饮用水要求越来越严格。现行常规给水处理工艺主要是以去除原水中的浊度为目的进行设计、施工和运行的。表现为浊度的胶体本身不仅是污染物,而且是水中细菌、病毒等微生物的重要附着载体,美国国家环保局已将浊度列为微生物学指标。然而,当前地表水源污染却十分严重,常规自来水处理方法己经不能满足要求,必须开发新的水处理技术。随着膜分离技术的进步,人们发现包括微滤(MF)和超滤(UF)在内的低压操作的膜分离过程在去除浊度、细菌等颗粒物效果很好,其中,又以超滤出水水质佳而得到更多的关注。
本课题主要是超滤处理地表水生产饮用水研究。研究主要包括两方面内容:首先应用超滤技术直接生产自来水;在此基础上做了常规工艺、超滤直接过滤工艺、微絮凝-超滤工艺处理水库水的平行对比试验处理水库水的试验研究。
对于超滤直接过滤工艺,研究结果表明,超滤膜过滤阻力和膜过滤累积水量有着较好的线性关系,随着膜过滤累积水量的增加膜阻力相应增加。对于卧虎山水库水,原水水质条件较好,水源水直接超滤就可以生产饮用水。温度对膜通量影响较大,温度降低时,水的粘度增加,水分子扩散能力降低,膜的渗透通量降低,水温降低1℃时,渗透通量减少约2%。实验中发现,在超滤膜直接过滤工艺中,停止投加次氯酸钠,超滤产水中的亚硝酸盐含量迅速由0.001mg/L迅速上升至0.081mg/L以上;随着运行时间的延长,过滤初期膜面吸附截留的天然的有机质逐渐透过膜,导致水中COD<,Mn>浓度逐渐呈缓慢上升趋势。由于超滤对三卤甲烷(THMs)前体物去除率较COD<,Mn>高,使得超滤直接过滤对UV<,254>的平均去除率为38.19%,明显高于COD<,Mn>31.65%的平均去除率。
微絮凝-超滤工艺,超滤直接过滤、常规工艺的运行对比试验证明:微絮凝超滤效果要好,常规工艺最差,微絮凝-超滤工艺对浊度的平均去除率达97.28%,直接过滤工艺的平均去除率达96.03%,常规工艺的平均去除率仅有82.13%。在微絮凝--超滤工艺中混凝剂的投药量高于20mg/L,导致COD<,Mn>的去除率由于过高药剂的投加而降低,从而使微絮凝一超滤工艺在COD<,Mn>去除方面优于水厂工艺而比直接超滤工艺差的去除效果。另一方面由于高剂量混凝剂的投加,提高了微絮凝一超滤工艺对UV<,254>的去除效果,使微絮凝一超滤工艺对UV<,254>的平均去除率达到43.90%,使微絮凝--超滤工艺对UV<,254>的平均去除率比超滤直接过滤工艺提高了5.71%。水质全分析结果表明原水无论是否经过混凝,超滤出水都完全能达到国家饮用水标准。研究结果显示对中空纤维膜的反冲洗能恢复膜通量,并且在连续操作过程中能保证一个高的、稳定的膜通量。在微絮凝~超滤工艺中确定60(L/(m<2>.h))膜通量为稳定运行通量,在超滤直接过滤工艺中确定65(L/(m<2>.h))膜通量为稳定运行通量。超滤超滤运行工艺显示,一定时间间隔的反冲洗能很好的恢复膜通量。在微絮凝~超滤工艺试验中,确定40min为稳定通量60(L/(m<2>.h))的运行时间,在超滤直接过滤工艺试验中,确定30min为稳定通量65(L/(m<2>.h))的运行时间。由于水反冲洗主要去除了膜表面双层污染层中的松散层,因此建议在稳定运行过程中,根据不同时刻的跨膜压差的变化调整反冲洗时间以最大程度的减少能耗,增加反冲洗水量。另外,反冲洗时能结合气水表面冲洗,则取得的冲洗效果会更好。试验结果显示,对于水卧虎山库水0.2%NaClO+0.1%NaOH溶液是较好的化学清洗剂。